光刻工艺

概述

  • 光刻(photolithography)就是利用光刻胶的感光性和耐蚀性，在各种薄膜上复印并刻蚀出与掩摸版完全对应的几何图形，以实现选择性掺杂和金属布线的目的。是一种非常精细的表面加工技术，在芯片生产过程中广泛应用。
  • 光刻精度和质量将直接影响器件的性能指标，同时也是影响制造成品率和可靠性的重要因素。
  • 光刻系统的主要指标：分辨率、焦深、对比度、特征线宽控制、对准和套刻精度、产率以及价格。

基本光刻工艺流程

九大步骤：底膜处理、涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、显影检验、刻蚀、去胶、最终检验。

曝光

正胶&负胶：

负胶

正胶

第十章

坚膜

坚膜温度要高于前烘和曝光后烘烤温度

光刻技术中的常见问题

光刻过程中，常出现浮胶、毛刺、钻蚀、针孔和小岛等缺陷。

浮胶

浮胶就是在显影和腐蚀过程中，由于化学试剂不断侵入光刻胶膜与SiO2或其他薄膜间的界面，所引起的光刻胶图形胶膜皱起或剥落的现象。所以，浮胶现象的产生与胶膜的黏附性有密切关系。

显影时产生浮胶的原因有：

  • 涂胶前基片表面沾有油污，水汽，使胶膜与基片表面粘附不牢。
  • 光刻胶配制有误或胶液陈旧，不纯，胶的光化学反应性能不好，与基片表面粘附能力差，或者胶膜过厚，收缩膨胀不均，引起粘附不良。
  • 烘焙时间不足或过度。
  • 曝光不足。
  • 显影时间过长，使胶膜软化。

腐蚀时产生浮胶的原因：

  • 坚膜时胶膜没有烘透，膜不坚固。
  • 腐蚀液配方不当。例如，腐蚀SiO2的氟化氢缓冲腐蚀液中，氟化铵太少，化学活泼性太强。
  • 腐蚀温度太低或太高。

毛刺和钻蚀

腐蚀时，如果腐蚀液渗透光刻胶膜的边缘，会使图形边缘受到腐蚀，从而破坏掩蔽扩散的氧化层或铝条的完整性。

若渗透腐蚀较轻，图形边缘出现针状的局部破坏，习惯上就称为毛刺；若腐蚀严重，图形边缘出现“锯齿状”或“绣花球”样的破坏，就称它为钻蚀。